مدولاسیونهای دیجیتال

مدوالسیونهای دیجیتال

بخش سوم

Slide 1Autor:Seyed Mohammad Reza

Razavizadeh

انگیزۀ! اصلی استفاده از مدوالسیون، بهره مندیکامل از محیطهای انتقال بوده و لذا میتوان عوامل

تاثیر گذار بر این بهره مندی را که مالک انتخاب روشهای مدوالسیون میگردد، بصورت زیر طبقه بندی

نمود: بر اساس نوع پیام مورد نظر برای ارسال:1.

voice/video (analog source)

data (digital source, machine-to-machine communications)

traffic statistics: continuous / bursty traffic

میزان تاخیری که مجاز هستیم.2.

نوع محیط انتقالی که در اختیار داریم.3.

در کاربردهای شبکه ائی، نوع شبکۀ! مورد استفاده، نظیر:4. cellular wireless networks (GSM, AMPS*)

RF-LANs (802.11b Wi-Fi, HiperLAN /2)

wire-line local area networks (Ethernet LANs)

public switched telephone network (PSTN)

مقدمه

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

انواع شیوه های مدوالسیون دیجیتال

با مالحظه سیگنال رادیوئی حامل در فرم کلی میتوانشیوه های مختلفی از مدوالسیون دیجیتال نظیر آنچه

در آنالوگ داشتیم طبق شکل زیر تعریف نمائیم:


Amplitude Shift Keying (ASK) , On Off Keying (OOK)

ASK (1)مدوالسیون دامنۀ! دیجیتال

در مدوالسیون دامنۀ! یاASK اطالعات مدوله کننده داده ، بوده و چون کاریر وابسته به وضعیت 1 و0های باینری

بین دو وضعیت سوئیچ میشود بنام 1 یا 0داده “ نیز شناخته میشود.on/off”مدوالسیون کلیدزنی

""""

"0":0

"1":2cos)(;

"0":2cos

"1":2cos)(

inputDataRZinputDataRZ

tfAtx

tfA

tfAtx CC

CCC

CCC



5

Vm(t)

Vc(t)

VASK(t)

Vm(t) : input signal (digital)

Vc(t) : carrier signal

VASK(t) : output signal

ASK

1 0 1 1 0

Unipolar



6

ASK

1 0 1 1 0

X

=

Unipolar

bR bR3 bR5

Amplitud, V

f(Hz)cf

Amplitud, V

bc Rf 5

Amplitud, V

Carrier

حوزه فرکانس حوزه زمان


bc Rf 5

f(Hz)

f(Hz)


7

پهنای باند مدوالسیون دامنۀ! دیجیتال ASK

fm : Max Frequency of input signal (Analogue)

Rb = 1bit x fS =2fm : Min Bit Rate of input signal after 1 bit quantization (digital)

fS =2 fm : Min Sampling Frequency of input signal

برای سیگنالهای غیر پریودیک:

BWASK = RS = Rb = 2fm

Slide 8

مزیتهاآسانی انجام مدوالسیون بطور وسیعی در انتقال بوسیله فیبر نوری استفاده

میشود.

معایب ناکارآمدی در ارتباط حساس در برابرتضعیف سیگنال(

دهی بین نقاط دور از هم(.

محدودیت نرخ بیت

ASKارزیابی سیستم


Frequency Shift Keying (FSK)

FSKمدوالسیون فرکانس دیجیتال در مدوالسیون فرکانس یاFSK فرکانس کاریر وابسته ،

بین دو وضعیت 1 یا 0به وضعیت داده ورودی )حول کاریر(سوئیچ fLow=fC-f و fHi=fC+fفرکانسی مختلف

میشود :

"0":2cos

"1":2cos)(

tfA

tfAtx

LowC

HiCC



10

پهنای باند مدوالسیون دامنۀ! دیجیتال FSK

fm : Max Frequency of input signal (Analogue)

Rb = 1bit x fS =2fm : Min Bit Rate of input signal after 1 bit quantization (digital)

fS =2 fm : Min Sampling Frequency of input signal


BWFSK =2(Rb+f )

April 22, 2023 11

1. fC = |(49 kHz + 51 kHz)|/2 = 50 kHz2. f: f = |(49 kHz – 51 kHz)|/2 = 1 kHz

3. bandwidth: BW = 2[1 + 2] = 6 kHz

4. Baud = fb / 1 = 2000 / 1 = 2000 symbol/s

مثال سیگنال مدوله 49kHz و51kHz ائی با دو فرکانس FSKسیگنال

فرض نمایید، 2kbpsشده دیجیتالی را ایجاد می کند،نرخ بیت را مطلوبست:

محل فرکانس کاریر 1.

میزان انحراف فرکانس2.

پهنای باند3.

.4Baud rate

Slide 12Slide 12Slide 12

مدم ها(Modulator/demodulator))مخابرات موبایل)سلولی ارتباطاتHF در رنج(30-3 MHz) انتقال دیتا بر روی خطوط قدرت 14شبکه های خانگی دیتا با نرخ بیت باالیMbps تلفنهایTouch Tone

FSKکاربردهای متداول شیوه


Slide 13Slide 13

مزیتها برخورداری از تضعیف کمتر سیگنال در مقایسه با

ASKشیوه تاثیر پذیری کمتری از نویز نسبت بهASK.دارد

معایبغلبه نویز(prone to noise) در استفاده این شیوه برای

به باال(1kmارتباطات دور)حدود توانایی صرفا برای انتقال با نرخ بیت نسبتا

(baud rate 4800bps)پایین

FSKارزیابی سیستم


MFSK (Multi or M-Array FSK)

DFSK (Double or Binary FSK)

dFSK (distributed)

GFSK (Gaussian)

ائی است که از فیلترهای گاوسی FSKاین شیوه مدوالسیون و در نهایت آرام FSKشکلی بمنظور شکل دهی پالسهای

نمودن شکل نهایی حوزه زمان موج نهایی و در نهایت کاهش موثر پهنای باند، بهره میبرد)چراکه بطور تئوری پهنای باند

FSK نامحدود است(.مدارات مجتمع بلوتوث موجود از شیوه استفاده می کنند.GFSKمدوالسیون

CP-FSK (Continuous Phase)

FSKانواع هم خانواده های مدوالسیون


دالیل توجیهی و مواردی که انتخاب FSKتوصیه میشود شیوه

شود:

oکاربردهای فرکانس باال

o امکان بروز تداخل با سایرسیگنالها/ آلودگی نویز باال

و معایب آن FSKضرورت بکارگیری کریستال در •سبب )نیاز به سیستم پایدار کنندة حرارتی و شکنندگی(

گردیده است. ASKبرتری نسبی

از آستانه حداقل حساسیتی در FSKگیرنده •از نظر پرفورمنس خوب نویز ASKمقابل

برخوردار بوده که البته بهای آنرا با اشغال پرداخته ASKپانزده برابر بیشتر از پهنای باند

است.

FSK و ASKمقایسه مدوالسیونهای

دالیل توجیهی و مواردی که توصیه انتخاب شود:ASKمیشود شیوه

o کاربردهای قدرت پایینo کاربردهای که ارزانی قیمت

مالک است.o مواردی که سادگی ساخت مد

نظر است)مصارف عمومی و غیر نظامی


Phase-Shift Keying

PSKمدوالسیون فاز دیجیتال

در مدوالسیون فاز یاPSK کاریر وابسته به وضعیت ، بین دو وضعیت فازی 1 یا 0داده ورودی

)بهترین و ایمن ترین از نظر تشخیص در گیرنده دو فاز مختلفسوئیچ میشود بطوریکه اگر بیت میباشد( 180o و 0متقابل

وارده به مدوالتور تغییر حالت نداد فاز کاریر بدون 0 یا از0 به1)حال از تغییر باقی میماند، ولی با تغییر بیت

فاز کاریر تغییر می کند. : باشد(1به



17

پهنای باند مدوالسیون دامنۀ! دیجیتال PSK

BWbaseband : Max Frequency of input signal (Analogue)

Rb = 1bit x fS =2 BWbaseband : Min Bit Rate of input signal after 1 bit quantization (digital)

fS =2 BWbaseband : Min Sampling Frequency of input signal


BWPSK = Rb = 2BWbaseband

baseband BPSK baseband

BPSK

BPSK

5 MHz. Minimum 2 10 MHz.2

Maximum side frequency: 75 MHz.2

Minimum side frequency: 65 MHz.2

b

c

c

RB W B

Wf

Wf

مثال

و نرخ بیت ورودی 70MHz ائی با فرکانس کاریر PSKسیگنال 10Mbps:مفروض است، مطلوبست

( مینیمم پهنای باند1

( ماکزیمم و مینیمم فرکانسهای باند کناری 2

BPSK

“ باشد یک موج 0، در این نوع چنانچه بیت ورودی ”PSKباینری “ 1سینوسی در خروجی مدوالتور ایجاد شده و برای بیت ”

تولید می گردد.(inverted sine wave)سینوسی با دامنه منفی

از ویژگی های بارز این نوع میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

o ساده ترین نوعPSK

oراندمان طیف پایین

oمناسب برای سیستمهایی نظیر ارتباطات ماهواره ائی

BPSKویژ گیهای


مزیتها مصونیت باال در برابر نویز، فیدینگ، همشنوائی و

انواع دیگر تداخل برای اینکه گیرنده یک تصمیم اشتباه بگیرد منوط به

بروز یک اعوجاج شدید میباشد.

معایب.تنها قادر است یک بیت بر نمونه را مدوله سازدنامناسب برای کاربردهای با نرخ بیت باالگرانی اجراء این تکنولوژی

BPSKارزیابی سیستم

20Autor:Seyed Mohammad Reza

Razavizadeh

مدولاسیونهای دیجیتال

Documents